Was sind kardioide Lautsprecher?

In den letzten Jahren gab es ein verstärktes Interesse an sogenannten kardioiden Lautsprechern für Zuhause und Studio, angeführt von Herstellern wie Dutch & Dutch und Kii Audio. Aber was genau ist ein kardioider Lautsprecher und welche Vorteile bietet er?

Herzförmig

Kardioide Lautsprecher sind eine Art von gerichteten Lautsprechern, die darauf ausgelegt sind, Schall mit niedrigen bis mittleren Frequenzen in einem spezifischen Abstrahlmuster auszusenden, das der Form eines Herzens oder eines Kardioids ähnelt (daher die Wurzel "kardio-", wie zum Beispiel in "kardiovaskulär").

phoniq | high-end speakers from Berlin - The characteristic heart-shaped dispersion pattern of a cardioid speaker.
Die charakteristische herzförmige Abstrahlcharakteristik eines Nierenlautsprechers.

Das Besondere an kardioiden Lautsprechern ist nicht allein ihr herzförmiges Abstrahlmuster. Vielmehr liegt der große Vorteil kardioider Lautsprecher darin, dass sie den größten Teil ihres Schalls nach vorne, in Richtung des Hörbereichs - selbst bei mittleren bis niedrigen Frequenzen - und nicht nach hinten, zur Wand hin, ausstrahlen, wo er dazu neigt, zu reflektieren und dann unordentlich mit dem Schall, der direkt vom Lautsprecher kommt, zu vermischen - wie es zum Beispiel passiert, wenn ein herkömmlicher (nicht-kardioider) Lautsprecher nahe an der Wand hinter ihm platziert wird.

Eine Wasserwellen-Analogie

Wenn dies schwer vorstellbar ist, kann eine hilfreiche Analogie darin bestehen, sich einen Stein vorzustellen, der in einen stillen Teich geworfen wird, wodurch Wellen in alle Richtungen ausstrahlen. Wird der Stein nahe einem Ende des Teichs ins Wasser geworfen, prallen die Wellen von dieser Wand ab und vermischen sich schnell und auf sehr unordentliche, chaotische Weise mit den Wellen, die direkt vom Landeplatz des Steins ausgehen. Dies ist analog dazu, was passiert, wenn Schallwellen von der Wand hinter einem herkömmlichen Lautsprecher abprallen und sich dann mit dem direkten Schall, der vom Lautsprecher zum Zuhörer reist, vermischen: Die beiden Schallquellen kombinieren sich zu einem tonal chaotischen Durcheinander.

Stelle dir jetzt einen (in der Realität nicht möglichen) kardioiden Stein vor. Wenn er ins Wasser geworfen wird, breiten sich seine Wellen nur in eine Richtung aus. Das Wasser auf der Rückseite des Steins bleibt vollkommen ruhig, sodass, wenn der Stein nahe einer Teichwand ins Wasser geworfen wird, Wellen nicht von dieser Wand zurückreflektieren und sich mit den Wellen, die direkt vom Landeplatz des Steins ausgehen, vermischen. Mit anderen Worten, es gibt keine unordentliche chaotische Rekombination von Wellen in der bevorzugten Richtung.

Links: Nicht nierenförmig: Die Wellen werden von der dahinter liegenden Wand reflektiert, rekombinieren und überlagern sich mit dem Direktschall, wodurch Auslöschungsbänder entstehen (in diesem Fall direkt vor der Wand und weit draußen an den Seiten)
Rechts: Niere: Die Wellen werden nach vorne projiziert, weg von der Wand, wodurch eine saubere und kohärente Wellenfront direkt nach vorne entsteht (simuliert in HornResp).

Zurück zum Schall

Zurück in der realen Welt der Lautsprecher - wo kardioide Abstrahlung glücklicherweise völlig möglich ist - bedeutet dies keine starken Reflexionen von der Wand hinter den Lautsprechern und folglich kein tonales Durcheinander im niedrigen bis mittleren Frequenzbereich, das durch die Rekombination von direktem und reflektiertem Schall am Standort des Zuhörers verursacht wird.

Kardioide Lautsprecher erreichen dies, indem sie mehrere Tieftöner verwenden, die so angeordnet sind, dass der/die nach vorne gerichtete(n) Tieftöner durch einen oder mehrere seitlich oder nach hinten gerichtete Tieftöner ergänzt werden, deren Phase sorgfältig abgestimmt ist, um sicherzustellen, dass, wenn ihr Ausgang mit dem des nach vorne gerichteten Tieftöners kombiniert wird, das so wichtige kardioide, nach vorne gerichtete Abstrahlmuster entsteht. Einen qualitativ hochwertigen kardioiden Lautsprecher zu entwickeln, ist weder einfach noch billig, aber die klanglichen Vorteile in einem typischen Raum, insbesondere einem, in dem die Lautsprecher relativ nah an der Wand hinter ihnen platziert werden müssen, sind bedeutend.

Die Abstrahlcharakteristik eines phoniq-Lautsprechers mit Nierencharakteristik. Die Y-Achse stellt den Winkel dar, wobei sich 0° direkt vor und -180° direkt hinter dem Lautsprecher befinden. Die X-Achse stellt die Frequenz dar. Die Amplitude wird durch die Heatmap dargestellt, wobei die höchsten Amplituden rot sind. Je weiter man sich von der Mittelachse des Lautsprechers (0°) entfernt, desto gleichmäßiger nimmt die Amplitude ab, wobei direkt hinter dem Lautsprecher (-180°) nur sehr wenig Schall abgestrahlt wird.

phoniq nutzt Kardioidtechnologie in vielen fortschrittlichen Designs, insbesondere für Setups, die eine Platzierung nahe der Rückwand erfordern. Kontaktiere uns, wenn Du mehr erfahren möchtest.